McLeod painemittari

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 1.5.2020 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

McLeod-puristusmittari on matalien paineiden mittauslaite , joka kehitettiin vuonna 1890 . Laitteen toiminta perustuu elohopealla puristetun kaasupylvään korkeuden mittaamiseen tunnetun poikkileikkauksen omaavasta kapillaarista .

Paineen mittaus McLeod-painemittarilla

Painemittaus manometrillä suoritetaan seuraavasti:

Laajentamalla säiliötä joustavilla seinillä putket 1, 2 ja 3 puhdistetaan täysin elohopeasta, jolloin vastaanotin V yhdistetään tutkittavaan tilavuuteen V x .
Sitten, puristamalla alempaa säiliötä, järjestelmä täytetään elohopealla, kunnes kapillaarin 2 elohopean taso osuu kapillaarin 1 yläpään kanssa. Samanaikaisesti 1:ssä jää painekaasupylväs.
Valmistuksen aikana laite kalibroidaan ja putken viereen asetetaan asteikko, josta voit suoraan lukea painelukeman torr- tai muissa yksiköissä.

On tärkeää huomata, että painemittari on suunniteltu mittaamaan kaasun painetta isotermisissä olosuhteissa, joten painemittarin täyttöprosessi ja sitä seuraava kaasun puristus mittauskapillaarissa 1 tulisi suorittaa mahdollisimman hitaasti .

Putki 3 on yleensä tehty paljon kapillaareja 1 ja 2 leveämmäksi, jotta helpotetaan kaasun tunkeutumista tutkittavasta järjestelmästä vastaanottimeen.

Työkaava

Esitämme kaavan johdon paineen löytämiseksi tilavuudesta korkeutta pitkin : $V_{x}$ $h$

Kaasun paine kapillaarissa 1 ennen puristamista on yhtä suuri kuin mitattu paine puristuksen jälkeen: $s$

$p_{1}=p+\rho gh$ .

Samaan aikaan, koska kaasun puristusprosessi on isoterminen, perustuu Boyle-Mariotten lakiin :

$pV=(p+\rho gh)(\pi r^{2}h)$ .

Tästä voimme ilmaista halutun paineen:

${\displaystyle p={\pi \rho gr^{2} \over (V-\pi r^{2}h)}h^{2))$ .

Koska kaasun tilavuus kapillaarissa on paljon pienempi kuin vastaanottimen tilavuus, kaava voidaan muuntaa seuraavaan likimääräiseen muotoon:

$p=Ch^{2}$ ,

$C={\pi \rho gr^{2} \over V}$ , missä

C on laitevakio. Ilmeisesti, jotta voidaan mitata enemmän kuin pienin mahdollinen paine kaasupylvään vakiokorkeudella kapillaarissa 1, on välttämätöntä lisätä vastaanottimen tilavuutta ja pienentää kapillaarin sädettä.

McLeod-painemittarin käyttö

Laitteen käytännön käyttö on vaikeaa sen kanssa työskentelyn monimutkaisuuden, epämukavuuden ja hitauden sekä massatuotannon mahdottomuuden vuoksi. Painemittarit valmistetaan ja kalibroidaan kappale kerrallaan, ja jokaisessa tapauksessa mittausvakion arvo vaihtelee. Tästä syystä McLeod- painemittaria käytetään vain vertailuvälineenä sarjapainemittareiden ja tyhjiömittareiden kalibroinnissa . McLeod-manometrin etuna on mittausmenetelmän absoluuttisuus, koska painekaasupylvään korkeus muiden asioiden ollessa sama on suoraan verrannollinen sen paineeseen. Laitteen mittarajaa rajoittaa mahdollisuus puhdistaa työtilavuus kaasusta (sen kasvaessa laitteessa käytetyn elohopean massa kasvaa jyrkästi), kapillaarin halkaisija (jos kapillaari on liian kapea, elohopea tarttuu kiinni sen seiniin), kaasupylvään mittausmahdollisuus ja parhaimmissa käytännön näytteissä on noin 10 −5 Torr .